Prova de Carga Estática

Diante dos ensaios de campo utilizados na engenharia de fundações, as provas de carga estática são destacadas como um dos métodos mais importantes, com o qual se consegue, através do monitoramento, constatar o comportamento das fundações (NIENOV, 2006).

Nyama; Aoki; Chamecki (1998) dizem que uma ampla vantagem da prova de carga estática é o fato de se tratar de um ensaio em que se reflete o complexo comportamento do conjunto solo-fundação, influenciado pela variação provocada no solo, pelos trabalhos de infraestrutura da obra e execução das fundações e pelas incertezas decorrentes das dificuldades executivas das fundações.

Para Foá (2001), o principal objetivo do ensaio de carregamento estático ou prova de carga estática é o de conhecer o comportamento da fundação, para níveis de carga crescentes, até um certo limite de carga ou a completa ruptura do sistema estaca-solo.

NBR 12131/2005 – Estacas – Prova de Carga Estática é a norma que descreve o processo da execução do ensaio em estacas verticais ou inclinadas, independentemente do

processo de execução ou de instalação no terreno, inclusive a tubulões, que a elas se assemelham.

De acordo com Moraes (2005), existem vários tipos de montagem de provas de carga. Um sistema de reação adequado à direção, ao sentido e à intensidade das cargas de ensaio é indispensável para permitir o apoio do macaco hidráulico ao aplicar o carregamento. Existem três tipos de sistemas de reação: os tirantes, as cargueiras e as estacas de apoio, que podem ser vistos nas Figuras 2.13, 2.14 e 2.15, respectivamente.

Figura 2.13 – Sistema de Reação com Tirantes. Fonte: (NIYAMA et al., 1996).

Figura 2.15 - Sistema de Reação com Estacas de Apoio. Fonte: (REESE & O’NEILL, 1988).

A finalidade desse ensaio, conforme a norma, é fornecer dados para avaliar o comportamento carga x deslocamento e estimar as características de capacidade de carga das estacas por meio da aplicação de esforços estáticos crescentes à estaca e, assim, registrar os deslocamentos correspondentes.

Segundo Foá (2001), o ensaio de carregamento estático conduz a diferentes resultados de capacidade de carga estática devido a diversas metodologias existentes para o mesmo. Há ensaios com um único ciclo de carga e descarga e outros com vários ciclos. Os métodos de ensaio existentes e suas interpretações de resultados encontram-se divididos nas seguintes modalidades:

♦ carregamento lento com carga mantida ou SML (“slow maintained load test”); ♦ carregamento rápido com carga mantida ou QML (“quick maintaned load test”); ♦ carregamento cíclico sob velocidade constante de penetração ou CRP (“constant rate of penetration”);

♦ carregamento cíclico CLT ou SCT (“cyclic load test” ou “swedish cyclic test”).

2.5.2.1 Prova de Carga Lenta (SML)

Conforme Nienov (2006), na maior parte dos casos, como os edifícios, silos, tanques, pontes, etc., a prova de carga lenta é a que melhor se aproxima do carregamento a que a estaca

estará submetida. Esse ensaio é efetuado em estágios de carga crescentes, de incrementos iguais, mantendo-se, em cada estágio, a carga constante até a estabilização do recalque (SOARES, 2002).

Cada incremento de carga deve ser de, no máximo, 20% da carga de trabalho prevista para a estaca e ser mantida até a estabilização dos recalques, ou por um mínimo de 30 minutos (FOÁ, 2001).

O recalque que deve ser alcançado no ensaio é de, no mínimo, 25 mm ou o dobro da tensão admissível provável do solo, considerando que a tensão máxima deve ser conservada por ao menos 12 horas caso não ocorra ruptura nítida. As leituras dos recalques em cada estágio devem ser realizadas imediatamente após a aplicação da carga e, em seguida, em intervalos dobrados de tempo (MORAES, 2005)

A estaca deve ser carregada até a ruptura ou duas vezes o valor da carga de trabalho. O critério de estabilização dos recalques ocorre quando a diferença entre leituras no instante t e t/2 corresponder a até cinco por cento do deslocamento ocorrido no estágio anterior (NBR12.131 - ABNT,2005).

2.5.2.2 Prova de Carga Rápida (QML)

No Brasil, não há norma específica para a realização do ensaio rápido em elemento de fundação superficial. Apesar disso, costumam-se adotar as recomendações da NBR 12131/2005 – “Estacas – Prova de Carga Estática”, para o ensaio QML (Quick Maintained Load) (ALMEIDA, 2009).

Conforme Foá (2001), para essa modalidade de carregamento, são efetuados estágios de carga crescentes (30% a 40% da carga de trabalho) de incrementos iguais, mantidos por 5 a 15 minutos. No ensaio de carregamento sob velocidade constante de penetração, a estaca penetra no solo sob uma velocidade constante, da ordem de 0,5 mm/min, segundo Aoki (1997), usando a estaca como um penetrômetro de grandes dimensões. Uma montagem de prova de carga está ilustrada esquematicamente na Figura 2.16.

Figura 2.16 - Esquema de montagem de uma prova de carga estática. Fonte: (http://fundacoes2005.sites.uol.com.br/ProvaCargaEstatica.html).

Quando não ocorre ruptura nítida ou deslocamento excessivo do solo, deve-se conduzir o ensaio até o dobro da carga admissível prevista. Em relação ao descarregamento, ele deve ser feito em quatro estágios, com leituras dos deslocamentos. Por fim, realizam-se as leituras finais dez minutos após o descarregamento total (MORAES, 2005).

Segundo Fellenius (1980), o ensaio do tipo rápido (QML), com aplicação de estágios em intervalos constantes de tempo, é mais representativo por apresentar uma melhor definição da curva carga-recalque e é superior ao ensaio tipo lento (SML) do ponto de vista técnico, prático e econômico, pois se reduz o tempo de ensaio, e melhoram-se as estimativas do comportamento do elemento ensaiado

Milititsky (1988 apud Soares, 2002) afirma que, da mesma forma que a velocidade da solicitação influi na resistência ao cisalhamento dos solos, especialmente das argilas, altera o comportamento das fundações em solos argilosos. A elevada velocidade de carregamento provoca aumento de capacidade de carga e de rigidez.